1引言
在长轴类负载的电气传动系统中，必须解决如何消除扭振的问题。经典的控制理论不能提供有效的解决办法，只能从机械材质上入手解决。现代控制理论提供了从控制系统的角度解决这一问题的方法，其中的自适应控制方法，就可以很明显地改善或避免扭振对系统造成的影响，提高系统的动态性能。rmfc和amfc是日本三菱电机开发的基于pi调节器的自适应控制方法，参数设置和调节均简捷方便，在热轧薄板生产线夹送辊等长轴类负载的控制上已经成功应用，并取得了很好的使用效果。
2电气传动自适应控制技术
自适应控制的主要思想是：构造一个与原系统相同的模型系统，并观测或估计模型系统的状态。将模型系统的状态与原系统状态进行比较，利用得出的观测误差来进行反馈修正，从而完成对系统的控制。常用的自适应控制系统是基于pi调节器构成的，具有既结构简单，又具有一定的自适应能力的优点。
基于pi调节器的自适控制方法是利用电机的机电运动方程式
自适应控制方法很多，上面只是其中一种。对于有条件安装速度检测器的使用场合，上面通过电流计算得出的转速就可以作为电机模型的输出值，经过与实测值比较，就得到了观测误差，从而实现基于pi调节器的闭环自适应模型参考跟踪控制系统。
3.rmfc和amfc控制系统
rmfc(reference module following control)即模型参考跟踪控制，amfc(adaption module following control) 即自适应模型跟踪控制，都是基于pi调节器构成的自适应控制技术。实际应用中可将二者结合，实现rmfc+amfac控制，既自适应模型参考跟踪控制。rmfc+amfac控制系统框图如图1所示。
图１ rmfc+amfc控制系统框图
我们可以看到，在图1中，由控制器“sc2”和电机“模型”构成速度的模型控制系统。由控制器“sc1”，“ccq”，功率单元和电机“控制对象”以及反馈环节“滤波器”构成实际的转速电流双闭环控制系统。n*为转速给定信号，n‾为电机的实际转速。amfc是一个小惯性环节，作为自适应控制的调节环节。“斜坡器”为给定斜坡信号发生环节。系统依靠速度的模型控制系统和实际的转速电流双闭环控制系统的速度输出偏差，实现对系统实时控制。
从图1中我们可以看到，系统工作在稳态时，主要是转速电流双闭环控制系统起作用，速度的模型控制系统虽然也在运行，但稳态时模型的输出就等于给定值。只有在系统进入暂态时，由控制器“sc2”和amfc环节才起到重要的调节作用。因此，rmfc+amfac控制系统是一种提高系统的暂态性能的现代控制方法。
4.自适应控制技术在长轴类负载上的防扭振应用
随着现代生产节奏和自动化程度的日益提高，生产设备的空间分布比以往更加密集。在薄板坯连铸连轧生产线上，各种设备的空间摆布就非常紧密。这就难以避免有些设备要通过一个很长的传动轴来驱动。众所周知，随着长度的增加，传动轴的刚度会下降，在起动、制动、带负荷加减速和负荷有波动时，长传动轴的弹性形变旧不能忽略，因为在这些情况下非常容易产生扭振现象。发生扭振时，系统出现电流、速度上的震荡，电流、速度反馈均出现剧烈波动，导致整个系统不能稳定工作，甚至出现传动轴因震动产生的疲劳而折断的情况。
rmfc+amfac控制系统是一个具有一定自适应能力的控制系统，具有很强的抗干扰能力。由于amfc是一个小惯性环节，所使用的速度反馈信号用没有经过滤波环节，并且引用的是模型速度和实际速度的偏差信号，所以对速度扰动的响应非常快。设定好amfc的参数，就能很容易地避开长传动轴的扭振发生。rmfc的速度模型中，采用了一个比例速度调节器，另设了一个积分环节的“模型”来输出速度参考值，这样就能非常好地解决加减速和起制动时的速度震荡问题。所以说，rmfc+amfac控制实际上就是“自适应模型参考跟踪控制”。
在调节rmfc+amfac控制系统的速度环之前，首先设定好小惯性环节amfc的参数和“模型”的参数。“模型”是一个积分环节，积分时间与实际控制对象一致。设定amfc的积分时间参数时要注意，amfc之前的比较环节所使用的是没有经过滤波的电机实际转速信号，所以amfc环节的惯性要足够小。调节速度环的比例增益时，按照先sc1后sc2的顺序，由小到大逐渐增大，同时注意观察速度响应的变化情况。实际应用时，“sc2”的比例增益调节得与“sc1”的比例增益一致。
5 结束语
本文介绍了一种实用的避免长传动轴类负载产生扭振的自适应模型参考跟踪控制方法。简要分析了这种基于pi调节器构成的自适应模型参考跟踪控制的技术要点，也结合实际应用经验对这一系统的关键的调试要点作出了说明。唐钢热轧薄板厂引进的三菱melvec系列变频器中，就具备基于pi调节器实现闭环自适应模型参考跟踪控制的能力，即所谓rmfc+amfc功能。在夹送辊等长轴负载传动系统中，为克服长轴传动产生的扭震，开发应用了这一功能，系统投入运行已经3年，工作一直稳定可靠。
6：参考文献
[1]李永东.交流电机数字控制系统.北京：机械工业出版社，2002，第245页
作者简介：
张卫东（1971-）男1992年毕业于北京科技大学自动化系工业自动化专业，现主要从事电气传动系统的选型应用和日常维护维修工作。
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